Haberler | Araştırma, ‘bencil kromozomların’ rekabet eden spermleri ortadan kaldırmak için genetik mekanizmaları nasıl ele geçirdiğini ortaya koyuyor
Utah Üniversitesi öncülüğünde yürütülen yeni bir araştırma, evrim biyologlarının uzun süredir açıklayamadığı bir genetik mekanizmayı ortaya koydu: ‘bencil kromozomlar’, sonraki nesle aktarılma olasılıklarını artırmak için üremeyi nasıl manipüle ediyor? Araştırma, bu kromozomların rekabet eden spermleri ortadan kaldırmak için Overdrive (Ovd) adlı bir geni ele geçirdiğini gösterdi.
Overdrive normalde sperm gelişimi sırasında anormal sperm hücrelerini belirleyip ortadan kaldırarak bir ‘kalite kontrolü’ sağlar. Bencil kromozomlar bu mekanizmayı, sağlıklı rakipleri ortadan kaldırıp kendi kalıtılma olasılıklarını artırmak için kullanır.
Bulgular Nature Communications’ta yayımlandı.
Ayrışma çarpıklığı, 50% kalıtım kuralını bozuyor
Mendelci kalıtımda, ebeveyn genlerinin yavrulara aktarılma olasılığı genellikle yaklaşık 50% kadardır. Ancak bazı durumlarda genler, kalıtılma olasılıklarını artırmak için özel mekanizmalar kullanır.
Bu olgu, ayrışma çarpıklığı olarak bilinir.
Ekip bu durumu iki meyve sineği türünde gözlemledi. Türler tamamen farklı bencil kromozomlar taşısa da her ikisi de aynı genetik yolaktan, Overdrive’dan, yararlanıyordu.
İlk yazar ve Utah Üniversitesi biyoloğu Jackson Ridges, bağımsız olarak evrimleşen bencil kromozomların rekabet eden gametleri ortadan kaldırmak için aynı gene dayandığının ilk kez gösterildiğini söyledi.
Şöyle dedi: “Bu, aynı genin bağımsız olarak gelişen birden fazla bencil kromozom sisteminde kilit rol oynadığının ilk gösterimidir. Farklı kromozomların bağımsız olarak evrimleşirken aynı hücresel mekanizmadan yararlanabileceğini düşündürüyor.”
Overdrive normalde anormal spermleri ortadan kaldırıyor
Araştırmacılar, Overdrive’ın normalde sperm gelişimi sırasında bir kalite kontrol sistemi gibi işlev gördüğünü belirledi.
Sperm oluşumu sırasında anormallikler ortaya çıkarsa Ovd, bu gametlerin gelişmeye devam etmesini engelleyen bir mekanizmayı tetikler ve böylece germ hücresi kalitesinin korunmasına yardımcı olur.
Bencil kromozomlar bu mekanizmayı manipüle ederek yalnızca anormal spermleri değil, aynı zamanda diğer kromozomları taşıyan normal spermleri de ortadan kaldırabilir.
Bu durum, bencil kromozomu taşıyan spermlere rekabet avantajı sağlar ve kromozomun sonraki nesle ulaşma olasılığını artırır.
Gen nakavtı deneyleri kilit rolünü ortaya koyuyor
Ekip, Ovd’nin rolünü test etmek için Drosophila pseudoobscura ve Drosophila melanogaster üzerinde gen nakavtı deneyleri gerçekleştirdi.
Ovd’yi sildikten sonra üreme üzerindeki etkileri gözlemlediler. Şaşırtıcı biçimde sinekler, gen olmadan da büyük ölçüde normal şekilde sperm üretmeye devam etti.
Bu durum, Ovd’nin sperm oluşumu için gerekli olmadığını ve bunun yerine muhtemelen kalite kontrolü yaptığını gösteriyor.
Araştırmacılar bu mekanizmayı, iyi bilinen tümör baskılayıcı gen P53 ile karşılaştırdı. P53 normalde hücrelerin aşırı çoğalmasını önler, ancak DNA hasarı olmadığında hücreler bu gen olmadan da hayatta kalabilir.
Bu nedenle ekip, Ovd’nin yalnızca bir anormallik tespit ettiğinde etkinleşebileceğini öne sürdü.
Isı deneyi kalite kontrol işlevini doğruluyor
Bu hipotezi test etmek için araştırmacılar, meyve sineklerinin üremesinde bilinen bir olgudan yararlandı: erkek sinekler genellikle 31°C’nin üzerinde kısırlaşıyor, ancak bunun nedeni şimdiye kadar belirsizliğini koruyordu.
Normal sinekler ile Ovd’den yoksun sinekler bir hafta boyunca yüksek sıcaklıkta tutuldu.
Normal sinekler tamamen kısırlaşırken Ovd’den yoksun sinekler yavru vermeye devam etti.
Ekip, yüksek sıcaklık gibi stres koşullarında Ovd’nin potansiyel olarak hasarlı spermlerin gelişmesini engelleyerek düşük kaliteli gametlerin oluşmasını önlediği sonucuna vardı.
Çalışmanın ortak yazarı ve Utah Üniversitesi doçenti Nitin Phadnis şöyle dedi: “Bu sonuç, Overdrive’ın normal işlevinin anormal gametlerin oluşmasını önlemek olduğunu neredeyse kesinleştiriyor. Bu ‘engelleyiciyi’ kaldırdığımızda bencil kromozomların davranışı da ortadan kalkıyor.”
Araştırmacılar, Overdrive’ın kendisinin bir ‘bencil gen’ değil, bencil kromozomların yararlandığı bir üreme kalite kontrol sistemi olduğunu vurguladı.
Kısırlık ve türlerin evrimine ilişkin olası ipuçları
Bilim insanları ayrışma çarpıklığını ilk olarak 1920’lerde meyve sineği Drosophila obscura’da keşfetti. O zamandan beri benzer mekanizmalar nematodlardan memelilere kadar hayvanlar âleminde bulunmuş olsa da moleküler temelleri belirsizliğini korudu.
İnsanlarda aynı genetik sistem henüz tanımlanmamış olsa da araştırmacılar, insanlarda farklı moleküler araçları içeren benzer üreme kalite kontrol mekanizmalarının bulunabileceğine inanıyor.
Ekip, keşfin erkek kısırlığının genetik mekanizmaları ve türler arasındaki üreme izolasyonu hakkında yeni ipuçları sunabileceğini belirtti.
Phadnis, bilim insanlarının bencil genlerin nasıl kısırlığa yol açtığını ve türleşmeyi nasıl tetiklediğini uzun süredir açıklamaya çalıştığını; Overdrive’ın daha ayrıntılı incelenmesinin yeni bir yön sunduğunu söyledi.
Gelecekteki çalışmalar benzer mekanizmaları daha fazla türde araştıracak
Ekip, başka bencil kromozomların da bu kalite kontrol sisteminden yararlanıp yararlanmadığını değerlendirmek için daha fazla meyve sineği türünde Overdrive’ı nakavt etmeyi planlıyor.
Araştırmacılar ayrıca insan soyunda da benzer bir ayrışma çarpıklığının bulunup bulunmadığını araştırmayı planlıyor.
Ekip, bu genetik ‘iç rekabetin’ daha iyi anlaşılmasının evrimdeki genetik çatışmayı ortaya çıkarabileceğini ve üreme biyolojisi ile genetik alanlarını ilerletebileceğini söyledi.
Haberler | Araştırma, “bencil kromozomların” rakip spermleri ortadan kaldırmak için genetik mekanizmaları nasıl ele geçirdiğini ortaya koyuyor
Haberler | Araştırma, ‘bencil kromozomların’ rekabet eden spermleri ortadan kaldırmak için genetik mekanizmaları nasıl ele geçirdiğini ortaya koyuyor
Utah Üniversitesi öncülüğünde yürütülen yeni bir araştırma, evrim biyologlarının uzun süredir açıklayamadığı bir genetik mekanizmayı ortaya koydu: ‘bencil kromozomlar’, sonraki nesle aktarılma olasılıklarını artırmak için üremeyi nasıl manipüle ediyor? Araştırma, bu kromozomların rekabet eden spermleri ortadan kaldırmak için Overdrive (Ovd) adlı bir geni ele geçirdiğini gösterdi.
Overdrive normalde sperm gelişimi sırasında anormal sperm hücrelerini belirleyip ortadan kaldırarak bir ‘kalite kontrolü’ sağlar. Bencil kromozomlar bu mekanizmayı, sağlıklı rakipleri ortadan kaldırıp kendi kalıtılma olasılıklarını artırmak için kullanır.
Bulgular Nature Communications’ta yayımlandı.
Ayrışma çarpıklığı, 50% kalıtım kuralını bozuyor
Mendelci kalıtımda, ebeveyn genlerinin yavrulara aktarılma olasılığı genellikle yaklaşık 50% kadardır. Ancak bazı durumlarda genler, kalıtılma olasılıklarını artırmak için özel mekanizmalar kullanır.
Bu olgu, ayrışma çarpıklığı olarak bilinir.
Ekip bu durumu iki meyve sineği türünde gözlemledi. Türler tamamen farklı bencil kromozomlar taşısa da her ikisi de aynı genetik yolaktan, Overdrive’dan, yararlanıyordu.
İlk yazar ve Utah Üniversitesi biyoloğu Jackson Ridges, bağımsız olarak evrimleşen bencil kromozomların rekabet eden gametleri ortadan kaldırmak için aynı gene dayandığının ilk kez gösterildiğini söyledi.
Şöyle dedi: “Bu, aynı genin bağımsız olarak gelişen birden fazla bencil kromozom sisteminde kilit rol oynadığının ilk gösterimidir. Farklı kromozomların bağımsız olarak evrimleşirken aynı hücresel mekanizmadan yararlanabileceğini düşündürüyor.”
Overdrive normalde anormal spermleri ortadan kaldırıyor
Araştırmacılar, Overdrive’ın normalde sperm gelişimi sırasında bir kalite kontrol sistemi gibi işlev gördüğünü belirledi.
Sperm oluşumu sırasında anormallikler ortaya çıkarsa Ovd, bu gametlerin gelişmeye devam etmesini engelleyen bir mekanizmayı tetikler ve böylece germ hücresi kalitesinin korunmasına yardımcı olur.
Bencil kromozomlar bu mekanizmayı manipüle ederek yalnızca anormal spermleri değil, aynı zamanda diğer kromozomları taşıyan normal spermleri de ortadan kaldırabilir.
Bu durum, bencil kromozomu taşıyan spermlere rekabet avantajı sağlar ve kromozomun sonraki nesle ulaşma olasılığını artırır.
Gen nakavtı deneyleri kilit rolünü ortaya koyuyor
Ekip, Ovd’nin rolünü test etmek için Drosophila pseudoobscura ve Drosophila melanogaster üzerinde gen nakavtı deneyleri gerçekleştirdi.
Ovd’yi sildikten sonra üreme üzerindeki etkileri gözlemlediler. Şaşırtıcı biçimde sinekler, gen olmadan da büyük ölçüde normal şekilde sperm üretmeye devam etti.
Bu durum, Ovd’nin sperm oluşumu için gerekli olmadığını ve bunun yerine muhtemelen kalite kontrolü yaptığını gösteriyor.
Araştırmacılar bu mekanizmayı, iyi bilinen tümör baskılayıcı gen P53 ile karşılaştırdı. P53 normalde hücrelerin aşırı çoğalmasını önler, ancak DNA hasarı olmadığında hücreler bu gen olmadan da hayatta kalabilir.
Bu nedenle ekip, Ovd’nin yalnızca bir anormallik tespit ettiğinde etkinleşebileceğini öne sürdü.
Isı deneyi kalite kontrol işlevini doğruluyor
Bu hipotezi test etmek için araştırmacılar, meyve sineklerinin üremesinde bilinen bir olgudan yararlandı: erkek sinekler genellikle 31°C’nin üzerinde kısırlaşıyor, ancak bunun nedeni şimdiye kadar belirsizliğini koruyordu.
Normal sinekler ile Ovd’den yoksun sinekler bir hafta boyunca yüksek sıcaklıkta tutuldu.
Normal sinekler tamamen kısırlaşırken Ovd’den yoksun sinekler yavru vermeye devam etti.
Ekip, yüksek sıcaklık gibi stres koşullarında Ovd’nin potansiyel olarak hasarlı spermlerin gelişmesini engelleyerek düşük kaliteli gametlerin oluşmasını önlediği sonucuna vardı.
Çalışmanın ortak yazarı ve Utah Üniversitesi doçenti Nitin Phadnis şöyle dedi: “Bu sonuç, Overdrive’ın normal işlevinin anormal gametlerin oluşmasını önlemek olduğunu neredeyse kesinleştiriyor. Bu ‘engelleyiciyi’ kaldırdığımızda bencil kromozomların davranışı da ortadan kalkıyor.”
Araştırmacılar, Overdrive’ın kendisinin bir ‘bencil gen’ değil, bencil kromozomların yararlandığı bir üreme kalite kontrol sistemi olduğunu vurguladı.
Kısırlık ve türlerin evrimine ilişkin olası ipuçları
Bilim insanları ayrışma çarpıklığını ilk olarak 1920’lerde meyve sineği Drosophila obscura’da keşfetti. O zamandan beri benzer mekanizmalar nematodlardan memelilere kadar hayvanlar âleminde bulunmuş olsa da moleküler temelleri belirsizliğini korudu.
İnsanlarda aynı genetik sistem henüz tanımlanmamış olsa da araştırmacılar, insanlarda farklı moleküler araçları içeren benzer üreme kalite kontrol mekanizmalarının bulunabileceğine inanıyor.
Ekip, keşfin erkek kısırlığının genetik mekanizmaları ve türler arasındaki üreme izolasyonu hakkında yeni ipuçları sunabileceğini belirtti.
Phadnis, bilim insanlarının bencil genlerin nasıl kısırlığa yol açtığını ve türleşmeyi nasıl tetiklediğini uzun süredir açıklamaya çalıştığını; Overdrive’ın daha ayrıntılı incelenmesinin yeni bir yön sunduğunu söyledi.
Gelecekteki çalışmalar benzer mekanizmaları daha fazla türde araştıracak
Ekip, başka bencil kromozomların da bu kalite kontrol sisteminden yararlanıp yararlanmadığını değerlendirmek için daha fazla meyve sineği türünde Overdrive’ı nakavt etmeyi planlıyor.
Araştırmacılar ayrıca insan soyunda da benzer bir ayrışma çarpıklığının bulunup bulunmadığını araştırmayı planlıyor.
Ekip, bu genetik ‘iç rekabetin’ daha iyi anlaşılmasının evrimdeki genetik çatışmayı ortaya çıkarabileceğini ve üreme biyolojisi ile genetik alanlarını ilerletebileceğini söyledi.
Haber kaynağı:
Çevrim içinden derlendi